地铁列车全自动无人驾驶系统方案

北京地铁机场线采用全 只有上海轨道交通# "号线% 自动无人驾驶系统&随着相关配套设施和手段的不 断完善" 全自动无人驾驶技术也将会在中国城市轨 道交通中得到更多的应用&
C "列车驾驶模式介绍
C E C "列车驾驶模式种类 地铁列车运行驾驶模式分为自动驾驶模式% 有 ! 列车自动保护 # 的人工驾驶模式和 P P E H E H 切除 的驾驶模式& " 简为 ! ## 自 动 驾 驶 模 式 ! P > 8 . 3 + 8 * ;I . 6 5 又分为有人驾驶的自动化运行方式! PI# = 5 3 * A " 简为 = % 无人驾驶 E %# + > 8 . 3 + 8 * ;E : + * ,% 5 : + 8 * . , 9 的有人 跟 车 的 自 动 化 运 行 方 式 ! $ : * B 5 : ? 5 @ @E : + * , " 简为 $ 和全自动无人驾驶的自动化 % 5 : + 8 * . , E %# 9 "简 为 运行 方 式 ! # , + 8 8 5 , 6 5 6E : + * ,% 5 : + 8 * . , 9 . / # # & 目前 " 国内常规地铁通常采用的都是有 # E % 人驾驶的自动化运行方式& ! #有 P 有司机驾驶 ! E H 保护的人工驾驶模式列车" 列车的运行速度和停靠站均由司机控制& 若 列车运行速度超过系统安全防护范围" P E H 会自动 保护并强制停车& ! # 有司机驾驶列车" $ P E H 切除的驾驶模式列车的 运 行 速 度 和 站 台 停 车 均 由 司 机 控 制 且 无 P E H 保护&一般该驾驶模式均需限速且为非正常 运营模式& C E D "列车驾驶模式区别 # " ! " # E H 保护与 P E H 切除人工驾驶模式区别 "P P E H 保护的人工驾驶模式与 P E H 切除的人工 驾驶模式的区别为有无 P E H 保护& # " ! " ! = E %和 # E % 区别 " ! # 列 车 发 车 由 司 机 确 认 启 动" 列车牵 # = E %引% 制动% 停车% 开关门都由信号系统实现& ! # 在整个运营过程中都无人参与操作" ! # E %包括列车在停车场内的运行% 洗车等" 列车在线路上 +$ $+
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第 期
研究报告"
地铁列车全自动无人驾驶系统方案
张海涛#"梁汝军!
! 铁科院! 北京# 工程咨询有限公司" " 北京$ 南车南京浦镇车辆有限公司" " 南京!第一作者" 工程师# # " # " " " & # ! " ! # " " $ # 摘"要"全自动无人驾驶系统与传统有人驾驶系统相比 实 无人干预的列车运行模式结合上海轨道交 现了全自动化 通# 介绍了全自动无人驾驶系统的功能 特点 以及 "号线 并提出了实现 全自动无人驾驶系统与常规地铁车辆的区别 全自动无人驾驶系统的难点 为地铁列车实施全自动无人驾 驶方案提供参考 关键词"地铁列车驾驶模式全自动无人驾驶 中图分类号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
同时带动着车辆% 信 ""城市轨道交通的迅猛发展" 号% 通信及综合监控系统等领域及系统集成技术的 快速发展&随着相关技术的不断进步和完善" 城市 轨道交通全自动无人驾驶技术亦日趋成熟& 目前" 哥本哈根% 巴黎% 温哥华等城市的全自动无人驾驶列 车已投入运行" 而且还有越来越多的国外城市在建 地铁项目选择全自动的无人驾驶 ! 系统" 甚至 # E %# 很多国外城市考虑将既有线改造成全自动无人驾驶 线路&纵观世界" # E % 系统正引领着城市轨道交通 未来的发展趋势& 国内全自动无人驾驶技术发展起步较晚" 目前
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第 期
研究பைடு நூலகம்告"
列车将关闭相应的车载子系统" 进入列车休眠& 内" 休眠后须保证 P E 2 系统中的唤醒模块一直带电&
前" 信号系统 P E 2 将会给地面列车维护系统发送 是否需要下载列车维护信息的提示& 在一定时间
图! 制动驾驶控制框图 E % 模式列车牵引% "#
屏蔽门控制 ! " ! " $ "车门 上海轨道交通# 0 屏蔽门 "号线除具备传统车门 ! 控制! 如车门联动" 开% 关门控制外 # 功能外" H = $# 还具备 # E % 系 统 的 故 障 应 对 处 理 功 能& 若 个 别 需人为将故障 H H = $ 出 现 故 障" = $ 关 闭 并 锁 定" H = $ 系统向信号系统 P E 2 报告被锁定 H = $ 位置 ! 包括站台号或门编号 # & 在列车到达该站台前" 信 号系统 P 列车将 E 2 将故障 H = $ 位置发送给列车" 使此车门在列车停 自动对对应车门进行电气隔离"
"城市轨道交通 究 的运营及列车内部的空调% ! 乘客信息系统 # % 照 H & = 明等系统都可实现无人操作&这意味着列车运营不 而是以乘务员的角色服务 再需要司机充当驾驶员" 乘客以及进行系统故障的应急处理等& = E %与 # E % 模 式 的 主 要 区 别 是= E % 模式 当P 列车自动运行# 模块收到发车指令" 司 时" E %! 机室 NI ! 人机界面# 上显示提示信息" 通知司机按 & 而# 压P E % 启动按钮$ E % 模式时无需司机干预&
图# E % 系统控制路径示意图 "#
对全自动无人 E % 系统的控制传输路径" ""根据 # 见表 驾驶列车与常规地铁列车功能进行对比分析 ! # & # D E D "功能及实施方案 ! " ! " # "驾驶控制功能 人工模式时" 司机操作司控器驾驶列车&= E % 模式时" 司机根据提示按压 P E % 启动按钮后驾驶 列车&# 完全由信号系统根据运行图时 E % 模式时" 刻表控制列车运行&如图!所示" # E % 系统控制传 输路径为由 % 列车自动控制# 设 2 2 控制车载 P E 2! +$ %+
研
年 ""
备" 通过 IU 多功能车辆总线# 传输到 E ! 列 L! 2I = 车控制 管 理 系 统 # % 逆 变 器 控 制 单 元# % & 2 #! L 2 # ! 制动控制单元# &
表C "全自动常规地铁列车与无人驾驶列车的 功能控制路径对比
列车功能 驾驶列车 唤醒 0 睡眠 司机室切换 开 0 关门 起动列车 停车控制 与乘客的通信 视频监控 救援疏导 照明控制 空调调节 火灾系统 脱轨检测 常规地铁列车 实施职能 司机 0 信号系统 司机 司机 0 信号系统 司机 0 信号系统 司机 司机 0 信号系统 司机 0 运行控制中心 综合监控系统 司机 司机 0 自动 司机 0 自动 一般无 无 无人驾驶列车 实施职能 信号系统% % 2 22/L/P 信号系统% % 2 22/L/P 信号系统L/P 信号系统L/P 信号系统L/P 信号系统L/P % 2 2 2/P 0 综合监控系统% 2 2 $/P 0 综合监控系统% 2 2 2/P % 2 22/P % 2 22/P 有 有
D "全自动无人驾驶方案
D E C "全自动无人驾驶的特点 原本司机做的事情全 # E % 与= E % 的区别是" 部转移到 % 运营控制中心 # 来进行" 因此" 需要 2 2! 可靠性和功能性$ 要 信号系统具备更加高的冗余性% 求综合监控系统具有高可靠性% 实时传输功能等$ 要 诊断性更强& 针对 # 求列车网络的功能性% E %系 统" 无论设备配置亦或是控制% 逻辑都采用冗余备份 的方案&同时" 考虑在设备故障后能够远程控制或 自动降级" 从硬件和软件方面需进行相关补充或补 偿" 以保证列车运行安全可靠& 下面根据上海轨道交通 # " 号线全自动无人驾 驶列车的特点具体分析 # E % 与= E % 系统的区别& 图#为 # E % 系统的控制路径示意图&
E % 系统也可实现列车自动折返& 自动折返 ""# 时" 列车根据信号系统的移动授权自动确定运行方 向" 同时自动激活 0 关闭相对应侧的司机室" 实现两 驾驶室的转换&同时" 两驾驶室的转换不会引起数 如车门的状态 0 控制数据% 制动牵引状态 据的丢失! 和系统误判等& 及控制数据或其他列车的状态等# 休眠功能 ! " ! " ! "唤醒 ! " ! " ! " # "唤醒功能 信号系统根据列 每天运营前或有列车插入时" 车运行时刻表给每列车自动分配识别号&当列车两 端驾驶室 都 选 择 为 自 动 模 式" 在列车即将发车前 收到唤醒指令后列 % 2 2 自动给列车发送唤醒指令" 车车载各子系统执行启动% 自检和静态测试等程序& P E 2 及各个子系统进行静态自检" E 2I =汇总列车 列车唤醒工况等信息" 将结 各子系统静态自检情况% 果发送给信号系统 P E 2及 % 2 2& 若唤醒不成功" % 2 2 调度员将根据列车相关故障信息人工进行干 预$ 如列车唤醒成功" 则列车可随时运营" 等待信号 系统发送新指令&在任何时候" % 2 2 调度员均可远 程唤醒列车&列车唤醒流程图如图$所示& ! " ! " ! " ! "休眠功能 列车运行服务结束后进入停车场或正线存车线 停放&在列车停稳后" 为节省能源" # E % 系统将自 动启动休眠程序& 同时" 为保养设备" 列车在休眠